摘 要： 本文研究如何在課堂上通過引入物理學(xué)史明晰物理思想和概念。以講授波動光學(xué)這一章為例，可以發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)匾胛锢韺W(xué)史上的小故事不僅可以豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，拓寬學(xué)生的視野，而且對于強調(diào)其中的物理思想和提高學(xué)生創(chuàng)造力有積極的作用。

關(guān)鍵詞： 大學(xué)物理教學(xué) 物理學(xué)史 物理概念

1.引言

《大學(xué)物理》這門課程是目前中國大學(xué)所有工科專業(yè)學(xué)生必修的一門物理基礎(chǔ)學(xué)科，它的許多物理概念和基本公式對學(xué)生后期的工科專業(yè)學(xué)習(xí)至關(guān)重要，所以大學(xué)物理教學(xué)的成效將會直接影響到工科學(xué)生的數(shù)理修養(yǎng)。經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍缺乏學(xué)習(xí)興趣，對于關(guān)鍵的物理概念模糊，厭倦習(xí)題的求解。之所以出現(xiàn)這樣的情況，筆者認(rèn)為主要是因為高中階段大規(guī)模的應(yīng)試教育使學(xué)生產(chǎn)生了倦怠學(xué)習(xí)的心理，而目前的大學(xué)物理課程無論是內(nèi)容還是形式都與高中課程類似，缺乏能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的新穎形式。

對于這種情況，大多數(shù)教學(xué)者是通過強調(diào)物理知識在工程實踐中的應(yīng)用及和實際生活的聯(lián)系，豐富大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。而物理學(xué)史的滲透卻常常被忽略。值得注意的是，大學(xué)物理中的物理概念和公式是物理學(xué)家長期以來研究的結(jié)果，所有的理論是經(jīng)過無數(shù)次實踐和實驗驗證后，被教育者或研究者抽象出來用于教學(xué)的。這些理論在當(dāng)時的研究過程中，實際上并不像教科書上描述得那樣抽象，順利，以及自然而然，有些理論的建立甚至摻入了很多人為的因素。所以將當(dāng)時理論建立的過程正確地還原給學(xué)生，有助于學(xué)生正確地理解知識的建立，拓寬學(xué)生的視野，同時引發(fā)學(xué)生的探究欲望。

2.以波動光學(xué)為例

2.1教科書中內(nèi)容的安排

波動光學(xué)是主要講授光的波動性。東南大學(xué)馬文蔚教授等編著的《物理學(xué)》下冊中關(guān)于波動光學(xué)的內(nèi)容是這樣安排的：首先干涉的必要條件是兩束光相干，接著干涉實驗包括楊氏雙縫干涉、劈尖干涉和牛頓環(huán)，之后是單縫衍射和光柵衍射，最后是光的偏振。

2.2光學(xué)發(fā)展史

牛頓（1642—1727）在1672年做了一個很出名的實驗——色散實驗。牛頓待在一個小屋里，只有一束亮光從一個特意留的小孔中射進來，他不時地將棱鏡片插入小孔中。這時候原來的白光不見了，在墻上映射出一條長長的彩色寬帶。牛頓認(rèn)為光是不同顏色的微粒的合成。注意同一時期英國皇家學(xué)會主席胡克是波動學(xué)說的倡導(dǎo)者。所以胡克反對牛頓觀點，認(rèn)為僅僅是個假說而已，想給年輕的牛頓一個下馬威。這讓牛頓勃然大怒，花了四個月的時間寫了一篇洋洋灑灑的長文，進行反駁。

楊氏（1773—1829）受到當(dāng)醫(yī)生的叔父的影響開始學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)，后來研究人體上眼睛的構(gòu)造，接觸到光學(xué)上的一些基本問題，并形成了光是波動的想法，他的這個認(rèn)識來源于前面我們講到的波的干涉現(xiàn)象。于是做了一系列實驗。1807年楊氏總結(jié)出版了他的《自然哲學(xué)講義》，里面綜合了他在光學(xué)方面的工作，并第一次描述了他名震四海的實驗：光的雙縫實驗，還第一次成功測定了光的波長。

微粒說和波動理論的決勝時刻在1818年，當(dāng)時法國科學(xué)院開展了一個懸賞的征文競賽，競賽的題目是利用精密的實驗確定光的衍射效應(yīng)及推導(dǎo)光線通過物體附近時的運動情況。當(dāng)時的本意是希望通過微粒說來解釋光的衍射和運動打擊波動理論。戲劇性的情況出現(xiàn)了：一個不知名的法國年輕工程師菲涅爾菲涅耳（1788—1827）向組委會提交了一篇論文，論文中他采用了光是一種波動的觀點，并以嚴(yán)密的數(shù)學(xué)推理很好地解釋了光的衍射問題。無疑，菲涅耳的工作給微粒論的支持者以致命的一擊。

2.3滲透物理學(xué)史的優(yōu)點

從上面的發(fā)展史可以發(fā)現(xiàn)，這些故事中不僅涵蓋了教科書中的知識點，而且強調(diào)了物理概念，如學(xué)生也許不會明白為什么楊氏雙縫實驗是歷史上排名第五的重要實驗，從上述發(fā)展史中可以強調(diào)雙縫實驗是第一個證明光是波動的實驗。因為插入了許多有趣的故事，如牛頓和胡克的個人恩怨，楊氏的家庭背景等，相比于教科書教授的方式更加有趣和真實。

3.結(jié)語

以波動光學(xué)這章為例，我們可以發(fā)現(xiàn)在大學(xué)物理教學(xué)中科學(xué)滲透物理學(xué)史，能收到畫龍點睛的教學(xué)效果。

參考文獻：

[1]馬文蔚，解希順，周雨青.物理學(xué)（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]顧琪敏，文文.通過“一題多解”習(xí)題培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識[J].物理教學(xué)探討，2005，5：16-18.